基于物联网的民爆物品生产经营安全管理信息系统研究

黄显杭 仲峰 马阔源 陈红刚

[摘    要] 为了能够提高民爆行业生产经营作业过程安全监管水平，实现上级单位对生产经营作业过程可视化监管，研发了一种基于物联网的生产经营安全管理信息系统。首先，开展了系统建设过程中的需求调研以及方案设计，确定了系统建设所涉及的危险源视频监控、危运车动态监控与混装车数据监控等子模块。其次，根据子模块功能设计了实施方案，开发了相应的硬件设备与软件程序。最后，通过一系列的联合测试完成了系统的开发应用。应用结果表明，该系統实现了公司总部通过系统数据监控功能实时监管下属单位生产经营作业过程，实现了监管模式由事后处理向事前预防的转变，一定程度上提高了公司安全监管水平。

[关键词] 物联网;视频监控;生产工艺;危运车;民爆物品;生产经营;安全管理信息系统

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 15. 041

[中图分类号] F270.7    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2020）15- 0095- 03

0      引    言

随着科技水平的提高和企业管理的规范，民爆安全生产状况总体上出现了不断好转的局面。民爆行业的安全生产状况保持了相对稳定，但安全问题仍然十分突出[1]。特别是近年发生的多起爆炸事故，暴露出民爆行业在快速发展和企业市场化转型的情况下，出现了与企业发展及安全生产不相适应的一系列问题。特别是行业重组完成后形成民爆企业集团，企业生产经营环境发生重大变化，这对企业集团的管控力提出了新的要求。多子（分）公司、多元化、多品种、大地域跨度的格局，对集团化管理提出了更高的要求，进行重组整合之后各民爆企业集团应形成集团统一的企业安全文化和理念，真正实现对各子（分）公司安全生产的有效管控。比如总公司与子（分）公司之间要有统一的安全生产管理制度、安全标准。同时，对分布于全国各地的民爆危险源的控制现状，集团也要充分了解。民爆企业集团必须借助科技力量，强化信息化管理，弥补因集团化后造成的距离远、响应慢、成本高带来的安全监管缺位[2]。

公司规模的扩大以及安全管理体系的推进，对安全数据收集的准确性，信息传递的及时性等有了更高的要求，现有安全管理模式已不能满足集团化的安全管理需求，亟须通过建立安全管理信息系统来解决安全管理过程中遇到的问题，安全管理信息系统建设完成后，安全管理业务工作将通过信息平台完成，实现安全管理业务工作标准化、流程化、信息化。

1      系统整体框架设计

安全生产监控系统建设目标是在集团总部指挥中心能够对子（分）公司安全生产进行监管，实时监控生产线危险源视频、生产工艺数据与危运车运行等信息。系统可对危险源视频进行视频分析，对生产工艺数据进行报警阈值配置，对车辆位置和行进路径进行对比，通过分析，判断各项数据是否处于正常运行状态。系统对于异常数据可产生报警，同时提醒操作人员进行相应的故障处置，从而避免因为设备故障或人员操作失误导致事故发生。

整个系统由采集设备、网络设备、客户端和服务器、数据中心以及应用软件等组成，通过企业内部局域网及专网结合构建基于B/S架构的应用平台[3]。该系统主要由四个模块构成，包括监控中心、生产工艺数据监控系统、视频监控系统和危运车监控系统。其中，监控中心主要用于系统运行所需的环境部署以及系统操作过程中的运行效果展示。生产工艺数据监控系统主要用于对生产工艺数据进行实时采集与展示。视频监控系统主要用于对生产线危险源视频数据进行采集与展示。危运车监控主要用于对车辆的位置、速度、驾驶行为等数据进行采集与展示。

2      业务平台建设

2.1   生产工艺数据监测系统

生产工艺数据监测系统是利用在分公司前端增加数据采集设备，对需要监测的温度、压力、流量等现场生产工艺数据进行采集压缩后，利用集团专线网络传输到总公司监控中心，可以实现数据存储、实时数据查看、历史数据查看、异常数据报警提醒等功能，实现对数据的在线实时监测。分公司监控中心同样可以通过网络实现上述功能。

系统功能设计：

（1）数据实时采集。可对现场的数据进行实时采集，压缩后通过网络传输到监控中心。

（2）实时趋势查看。提供实时趋势显示模板，实时显示数据趋势图，操作人员能够指定趋势采样速率，也可任意添加或更新数据采集点。

（3）数据查询功能。可以对所有数据实现记录，提供分时、分点的历史数据查询，报表生成等功能。

（4） 报警记录查询。系统对所有的报警进行记录，并提供查询和报表生成功能。

2.2   视频监控系统

视频监控系统利用集团建设的专线网络，通过视频编码器设备实现对分公司生产线的视频进行采集、压缩并上传到总部监控中心的流媒体服务器，可以实现视频的存储、转发、大屏显示等功能。各分公司的监控中心也可以通过集团专线网络实现对本公司的视频查看、大屏显示等功能。

系统功能设计：

（1）实时图像监控。能够远程接入和调阅现场的视频信号，能够对视频信号进行图像抓拍或录制保存。

（2）图像监控轮巡。能够对所接入的图像进行视频轮巡，满足远程监管需要。

（3）自动图像存储。能够灵活设置图像的存储方式、存储时间，能够对存储图像进行回放。

（4）视频移动侦测。能够实现对指定的现场或所有接入进行视频移动侦测，能够实现对生产场所及存储场所在规定时间内人员、车辆或物体的移动进行自动侦测并报警，对现场图像自动录制。

2.3   危运车监控系统

危运车安全监控系统是集全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和无线通信技术于一体的软、硬件综合系统，可对车辆进行统一集中管理和实时监控调度。该系统具有全天候、全路线车辆实时动态监控的功能，主要应用于车辆的跟踪、调度、监督、历史记录查询、安全报警、车辆档案管理等方面。

功能描述：

（1）车辆运输全跟踪监控。系统建立起车辆与监控中心之间有效的信息传递通道。监控中心可以随时掌握车辆状态，迅速下达调度命令。

（2）车辆超速或停车自动报警和提示。监控中心可以预先设定限制速度，当车辆的行驶速度超过或者小于规定的阈值时，将自动发出报警信息。

（3）车辆行程历史轨迹记录查询。危险品运输车辆在行驶过程中的轨迹信息将被记录保存，方便事后查询。用户可选定过去一个时间段，查询该时间段内指定车辆的历史数据，进行历史回显，这项功能是事故分析的得力助手。

（4）区域或偏航报警。在系统中为任务车辆预先设置行车路线，任务开始时，车辆行走路线及状态开始被监控及记录，如车辆未按预设行车路线行车或者驶出设定区域，系统将会自动报警。

3     系统软件开发架构

Meta技术体系是一套将工业自动化和企业信息化进行融合的完整的技术体系，既包括传统工业自动化中的数据采集、视频采集、设备控制，也包括企业信息化中的自动预警、指挥调度、企业报表、业务处理等。Meta技术的定位是从工业生产数据到企业业务系统的一体化融合，完成企业的物联需求。

由于前端需要实现对生产工艺数据、视频数据、车载终端数据等数据的采集，Meta需要完成对不同数据的实时采集和存储，根据业务特征，根据传感层的不同类型，用适配器模块来进行传感层数据的协议解析，然后将数据推送到核心服务Meta Server（TCP Server）。Meta Server进行数据的结构化存储和分析，满足前台的不同展示需求。安全生产管理与应急救援指挥系统实现过程中采用B/S的方式来实现。实时数据、视频的展示部分用ActiveX控件来保证数据和视频的实时性，为了前后台清晰，在Meta Server的上层增加Web Server，通过定义的Web Service接口完成Web Server的数据查询、操作请求，在浏览器端则是根据数据解析结果来完成数据的展示以及前台数据验证。

4      系统测试结果

通过对系统软件和硬件的设计、开发、调试与安装，经过一年多的时间开发出生产经营安全管理信息系统。

该系统主要包括首页、危险源视频监控、生产工艺数据监控和危运车辆监控等子系统，满足系统建设功能需求。为了验证系统的可靠性和有效性，做了一系列功能和性能测试。在对系统的功能测试中，采用了黑盒测试等方法，依据测试用例对系统的功能、业务、界面进行了测试，验证了系统功能的正确性与完整性;验证界面风格的一致性、美观性与易用性;验证系统在IE9和IE10下的兼容性。

系统性能测试相对复杂，本文采用LoadRunner性能测试工具对系统事务响应时间、服务器资源占用等性能进行测试。以生产工艺数据子系统为例，事务响应时间测试中设计了5个事务，分别是登录、工艺数据检测、工艺数据列表、工艺监控历史数据查询、工艺监控报警日志查询，经过12个小时的连续测试得到测试结果。工艺数据列表处理响应平均时间为0.346秒，工艺数据监测处理平均响应时间为1.123秒，工艺监控历史数据查询处理平均响应时间为0.281秒，工艺监控报警日志查询处理平均响应时间为0.271秒，工艺数据登录首页处理平均响應时间为3.209秒，上述数据均满足性能要求。

综上所述，该系统从功能和性能等两方面均满足系统建设需求，达到了预期建设目标。

5      结    论

本文研发了一种基于物联网的生产经营安全管理信息系统，通过开展系统建设需求调研、方案设计、硬件设计、软件开发和系统调试等工作，实现了对民爆物品生产、运输等核心环节关键工序包括危险源、生产工艺数据与危运车运行的监控，达到了上级单位对下属单位生产经营作业过程可视化监管的目的。通过对系统的建设，提高了公司的安全管理水平，加大了安全管理力度，改变了传统的静态管理模式，实现了安全管理业务流程规范化、标准化、信息化。

主要参考文献

[1]杨祖一. 完善民爆行业安全标准  保障民爆生产安全[J].国防技术基础， 2010（7）：3-5.

[2]王璇，颜景龙.论信息化管理在民爆产业链中的应用[J].工程爆破，2010（1）：81-84.

[3]郑雷雷， 宋丽华， 郭锐. B/S架构软件的安全性测试研究[J].计算机技术及发展，2012（1）：221-224.

[4]陶刘群，汪旭光.基于物联网技术的智能爆破初步研究[J].有色金属，2012（6）：59-62.